JP2015122280A - Electro static charge removal mechanism and time-of-flight type mass spectrometer using the same - Google Patents

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Masatomo Furuta
匡智 古田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electro static charge removal mechanism capable of securely removing electro static charge of an insulation member in a vacuum environment in a simple configuration and to provide a time-of-flight type mass spectrometer including the same.SOLUTION: The electro static charge removal mechanism includes: a conductor member 6 slidably grounded by being in contact with a surface of an insulator member 3 disposed in a vacuum environment; a moving mechanism for sliding the conductor member 6 all over an exposed surface to a vacuum environment of the insulator member 3; and control means of the same.

Description

本発明は、真空雰囲気中の絶縁体部材の帯電を除去する機構と、その機構を用いた飛行時間型質量分析装置に関する。   The present invention relates to a mechanism for removing charge of an insulator member in a vacuum atmosphere, and a time-of-flight mass spectrometer using the mechanism.

飛行時間型質量分析装置(TOFMS;Time of Flight Mass Spectrometer)においては、一般に、イオン源からのイオンを電場により加速することで、イオンにその電荷に比例した運動エネルギを与え、その加速されたイオンが一定距離だけ飛行する時間を計測することで、イオンの質量電荷比を求めている。   In a time-of-flight mass spectrometer (TOFMS), generally, ions from an ion source are accelerated by an electric field to give the ions kinetic energy proportional to their charge, and the accelerated ions The mass-to-charge ratio of the ions is obtained by measuring the time that the aircraft flies a certain distance.

イオン源には種々の方式のものが実用化されているが、例えば、タンパク質などの分析には、マトリクス支援レーザ脱離イオン化法(MALDI;Matrix Assisted Laser Desorption / Ionization) に基づくイオン源が用いられるとともに、これと四重極型イオントラップとを組み合わせたものが多用されている(例えば特許文献1参照)。   Various types of ion sources have been put into practical use. For example, ion sources based on Matrix Assisted Laser Desorption / Ionization (MALDI) are used for protein analysis. In addition, a combination of this and a quadrupole ion trap is widely used (see, for example, Patent Document 1).

このようなMALDI−TOFMSにおいては、通常、サンプルのレーザ照射位置に対向して配置された引出電極とイオントラップとの間にアインツェルレンズを配置して、イオンを収束させた上でイオントラップのイオン入射口に導いている。   In such MALDI-TOFMS, normally, an Einzel lens is arranged between an extraction electrode and an ion trap arranged opposite to a laser irradiation position of a sample to converge ions, and then the ion trap. Leads to the ion entrance.

アインツェルレンズには高電圧が印加される関係上、絶縁が重要となり、このアインツェルレンズを形成する3枚の電極はそれぞれ絶縁体からなる支持体で支持される。しかし、MALDI−TOFMS測定においては、真空雰囲気中で電場を使ってイオンを飛行させるため、長時間に渡って使用すると絶縁体表面に正または負の荷電子が捕獲される現象(以下、「帯電」という)が生じる。この絶縁体表面の帯電によって電流リークを誘発する可能性が高くなり、電流リークが発生した場合には、検出器などの電子部品に重大な損傷を引き起こす危険性がある。   Insulation is important because a high voltage is applied to the Einzel lens, and the three electrodes forming the Einzel lens are each supported by a support made of an insulator. However, in MALDI-TOFMS measurement, ions are caused to fly using an electric field in a vacuum atmosphere, and therefore, when used for a long time, positive or negative valence electrons are trapped on the insulator surface (hereinafter referred to as “charging”). ") Occurs. There is a high possibility that current leakage is induced by charging of the surface of the insulator, and when current leakage occurs, there is a risk of serious damage to electronic components such as detectors.

その他にも、絶縁体表面の帯電により、イオン軌道を制限する電界に変化が生じて測定誤差を生じるなど、さまざまな不都合が発生する。   In addition, various inconveniences such as a measurement error due to a change in the electric field that limits the ion trajectory due to charging of the insulator surface occur.

真空雰囲気中の絶縁体表面から荷電子を除去する方法として、従来、イオン化させた窒素ガスや酸素ガスを中和用ガスとして用い、その中和用ガスを吹き付ける方法が提案されている(例えば特許文献2参照)。   As a method for removing valence electrons from the surface of an insulator in a vacuum atmosphere, conventionally, a method has been proposed in which ionized nitrogen gas or oxygen gas is used as a neutralizing gas and the neutralizing gas is sprayed (for example, a patent). Reference 2).

また、帯電した絶縁体表面から荷電子を除去する他の方法として、高温ガスを吹き付けて荷電子を拡散させる方法が提案されている(例えば特許文献3参照)。この方法では、試料表面の荷電子を除去しながら、真空の主試料室内へのガスの拡散を防止するために、主試料室内の試料を、狭い空間を持つ副試料室で気密に覆うことによりその内側を主試料室の真空雰囲気から遮断した状態で、その副試料室内に高温ガスを吹き付けつつ、この副試料室内を排気するようにしている。   As another method for removing valence electrons from the charged insulator surface, a method of diffusing the valence electrons by spraying a high temperature gas has been proposed (for example, see Patent Document 3). In this method, the sample in the main sample chamber is hermetically covered with a sub-sample chamber having a narrow space in order to prevent gas diffusion into the vacuum main sample chamber while removing the valence electrons on the sample surface. The inside of the sub sample chamber is evacuated while high temperature gas is blown into the sub sample chamber in a state in which the inside is cut off from the vacuum atmosphere of the main sample chamber.

特開2013−104741号公報JP 2013-104741 A 特開平10−189544号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-189544 実開平5−1155号公報Japanese Utility Model Publication No.5-1155

ところで、前記した特許文献2に開示されている帯電除去方法を実施するためには、帯電状況を把握し、中和用ガスを必要量吹き付けて中和加減を調整するという面倒な作業が必要となる。しかも、除電する間に真空雰囲気の真空度が悪化するため、この技術をTOFMSに適用した場合には、除電作業後に真空度が回復するまでTOFMS測定を行うことができないという不具合もある。   By the way, in order to carry out the charging removal method disclosed in Patent Document 2, the troublesome work of grasping the charging state and adjusting the neutralization adjustment by blowing the necessary amount of neutralizing gas is required. Become. In addition, since the degree of vacuum in the vacuum atmosphere deteriorates during static elimination, when this technique is applied to TOFMS, there is a problem that TOFMS measurement cannot be performed until the degree of vacuum is recovered after static elimination work.

一方、特許文献3に開示されている方法では、真空度の悪化に対する考慮はなされているが、この方法をTOFMSに適用するためには、電極を支持する各絶縁体を気密に囲った状態で、各絶縁体を囲った内部に高温ガスを吹き付けつつ排気するという複雑な機構が必要となり、現実的には採用できない。   On the other hand, in the method disclosed in Patent Document 3, consideration is given to the deterioration of the degree of vacuum. However, in order to apply this method to TOFMS, each insulator supporting the electrode is enclosed in an airtight manner. In addition, a complicated mechanism of exhausting while blowing high-temperature gas into the interior surrounding each insulator is required, and cannot be practically adopted.

本発明は、例えばTOFMSの真空チャンバ内における電極の支持部材などの絶縁体部材の表面の帯電を、真空度を悪化させることなく、簡単な構成のもとに確実に除去することのできる帯電除去機構と、その帯電除去機構を電極の支持部材に適用することにより、電流リークの危険性をなくし、安定した質量測定を行うことのできるTOFMSの提供を課題としている。   In the present invention, for example, charging of the surface of an insulating member such as an electrode supporting member in a vacuum chamber of TOFMS can be reliably removed with a simple configuration without deteriorating the degree of vacuum. It is an object of the present invention to provide a TOFMS that can eliminate the risk of current leakage and perform stable mass measurement by applying the mechanism and the charge removal mechanism to the electrode support member.

上記の課題を解決するため、本発明の帯電除去機構は、真空雰囲気中に配置された絶縁体部材の帯電を除去する機構であって、上記絶縁体部材の表面に接触して摺動自在に接地された導電体部材と、その導電体部材を上記絶縁体部材の真空雰囲気中への露呈表面全域に渡って摺動させる移動機構とその制御手段を備えていることによって特徴づけられる(請求項1)。   In order to solve the above problems, the charge removal mechanism of the present invention is a mechanism for removing the charge of an insulator member disposed in a vacuum atmosphere, and is slidable in contact with the surface of the insulator member. It is characterized by comprising a grounded conductor member, a moving mechanism for sliding the conductor member over the entire exposed surface of the insulator member in a vacuum atmosphere, and a control means thereof. 1).

ここで、本発明の帯電除去機構においては、上記移動機構のアクチュエータが形状記憶合金からなり、上記制御手段は、その形状記憶合金に通電加熱する電源とその制御手段とする構成(請求項2)を好適に採用することができる。   Here, in the charge removal mechanism of the present invention, the actuator of the moving mechanism is made of a shape memory alloy, and the control means includes a power source for energizing and heating the shape memory alloy and a control means thereof (Claim 2). Can be suitably employed.

また、本発明の帯電除去機構をより具体的に説明すると、上記絶縁体部材が柱状部材で、その周面が真空雰囲気中に露呈しており、上記導電体部材は、その柱状部材に接触嵌合するリング状部材であって、上記アクチュエータは、上記絶縁体部材の外周に沿って螺旋状に巻回された形状記憶合金からなり、その一端側に上記導電体部材が固着された構成(請求項3)とすることができる。   The charge removal mechanism of the present invention will be described more specifically. The insulator member is a columnar member, and its peripheral surface is exposed in a vacuum atmosphere. The conductor member is contact-fitted to the columnar member. The actuator is made of a shape memory alloy spirally wound along the outer periphery of the insulator member, and the conductor member is fixed to one end side of the ring member. Item 3).

一方、本発明の飛行時間型質量分析装置は、真空チャンバ内に、イオン源からのイオンを電場により引き出して所定方向に案内する電極が設けられているとともに、上記真空チャンバ内に設けられ、既知の電界強度の電場により加速されたイオンを規定の飛行領域を経た後に検出するイオン検出器を備え、その検出器に到達する時間からイオンの質量電荷比を求める飛行時間型質量分析装置において、上記電極を支持する絶縁体からなる支持部材に、上記の請求項1、2または3のいずれかに記載の帯電除去機構を設けていることによって特徴づけられる(請求項4)。   On the other hand, the time-of-flight mass spectrometer of the present invention is provided with an electrode in the vacuum chamber for extracting ions from the ion source by an electric field and guiding them in a predetermined direction. In a time-of-flight mass spectrometer that includes an ion detector that detects ions accelerated by an electric field of electric field strength after passing through a specified flight region, and obtains the mass-to-charge ratio of ions from the time to reach the detector, A support member made of an insulator that supports the electrode is characterized by being provided with the charge removing mechanism according to any one of the first, second, and third aspects (claim 4).

本発明は、真空雰囲気中の絶縁体部材の表面に発生する帯電を、接地された導電体部材を直接的に接触させることで除去するという、言わば純機械的な処理によって帯電を除去することにより課題を解決しようとするものである。   The present invention eliminates the charge generated on the surface of the insulator member in the vacuum atmosphere by directly contacting the grounded conductor member, that is, by removing the charge by a purely mechanical process. It tries to solve the problem.

すなわち、絶縁体部材表面の帯電は、接地した金属などの導電体部材を接触させることによって除去することができ、その導電体部材を、真空雰囲気中に露呈している絶縁体部材の全域に渡って摺動接触させることで、絶縁体部材表面全域の帯電を除去することができ、従来の帯電除去方法のようにガスを用いる必要が一切ないことから、真空雰囲気の真空度を何ら悪化させずに行うことができる。   That is, the charge on the surface of the insulator member can be removed by bringing a conductor member such as a grounded metal into contact, and the conductor member is spread over the entire area of the insulator member exposed in the vacuum atmosphere. By making sliding contact, the charge on the entire surface of the insulator member can be removed, and there is no need to use gas as in the conventional charge removal method, so the vacuum degree of the vacuum atmosphere is not deteriorated at all. Can be done.

導電体部材の移動機構のアクチュエータとして形状記憶合金を用い、これに通電して電気抵抗により加熱し、変態点に到達すると記憶している形状に復帰するように構成すれば、機械的に極めて簡単で、かつ、その制御も容易となる。   Using a shape memory alloy as the actuator of the conductor member movement mechanism, heating it with electric resistance, and returning it to the memorized shape when it reaches the transformation point, it is extremely simple mechanically Moreover, the control becomes easy.

また、より具体的な構成として、絶縁体部材を柱状とし、導電体部材をその絶縁体部材の外周面に接触嵌合するリング状の部材とするとともに、アクチュエータは形状記憶合金を絶縁体部材の外周面に沿って螺旋状に巻回したコイルバネ状のものとして、その一端側にリング状の導電体部材を固着した構成を採用することで、大きなストロークを得ることができながらも、簡単な機構でコンパクトな帯電除去機構を実現することができる。   Further, as a more specific configuration, the insulator member has a columnar shape, and the conductor member is a ring-shaped member that contacts and fits to the outer peripheral surface of the insulator member, and the actuator uses a shape memory alloy of the insulator member. By adopting a structure in which a ring-shaped conductor member is fixed to one end of the coil spring that is spirally wound along the outer peripheral surface, a simple mechanism can be obtained while obtaining a large stroke. A compact charge removal mechanism can be realized.

以上のような静電除去機構を、TOFMSの電場形成領域、すなわち、例えばアインツェルレンズの3つの電極間の絶縁体支持部材などに適用することにより、真空チャンバの真空度を悪化させることなく確実に絶縁体部材の帯電を除去することが可能となる。   By applying the electrostatic elimination mechanism as described above to the electric field forming region of the TOFMS, that is, an insulator support member between the three electrodes of the Einzel lens, for example, the vacuum degree of the vacuum chamber can be reliably reduced. In addition, the charge of the insulator member can be removed.

本発明によれば、真空雰囲気中の絶縁体部材表面の帯電を、真空度を全く悪化させることなく確実に除去することができる。また、絶縁体部材に摺動接触する導電体部材のアクチュエータとして、例えばコイルバネ状の形状記憶合金を用いることにより、コンパクトかつ簡単な構成のもとに上記の作用効果を実現することができる。しかも、形状記憶合金は、小さな体積で相応のストロークが得られる金属であるため、放出ガスを少なくしたい真空雰囲気中でのアクチュエータとして適している。   According to the present invention, charging on the surface of the insulator member in a vacuum atmosphere can be reliably removed without any deterioration in the degree of vacuum. Further, by using, for example, a coil spring-shaped shape memory alloy as the actuator of the conductor member that is in sliding contact with the insulator member, the above-described effects can be realized with a compact and simple configuration. In addition, shape memory alloys are suitable for actuators in a vacuum atmosphere where it is desired to reduce the amount of emitted gas because they are metals that can obtain a corresponding stroke in a small volume.

以上の帯電除去機構を、TOFMSの真空チャンバ内の電場形成領域における電極の支持部材の絶縁体に適用して、ある一定の時間の運転ごと、あるいは必要に応じて随時その帯電除去機構を動作させることで、電流リークの危険性を排除し、安定した質量測定を行うことが可能となる。   The above charge removal mechanism is applied to the insulator of the electrode support member in the electric field forming region in the vacuum chamber of the TOFMS, and the charge removal mechanism is operated at any given time of operation or as necessary. Thus, it is possible to eliminate the risk of current leakage and perform stable mass measurement.

本発明の実施形態における、帯電除去機構の非動作状態(a)、帯電除去機構の動作状態(b)を表す断面図。Sectional drawing showing the non-operation state (a) of the charge removal mechanism and the operation state (b) of the charge removal mechanism in the embodiment of the present invention. 上部電極を省略して示した図1に対応する外観斜視図。The external perspective view corresponding to FIG. 1 which abbreviate | omitted and showed the upper electrode. 本発明の帯電除去機構を用いたMALDI−TOFMSの構成例を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the structural example of MALDI-TOFMS using the charge removal mechanism of this invention. 図3のアインツェルレンズの平面図(a)とB−B断面図(b)。The top view (a) and BB sectional drawing (b) of the Einzel lens of FIG.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図1は本発明の実施の形態の縦断面図であり、(a)は帯電除去機構の非動作状態を表しており、(b)はその動作状態を表している。また、図2は図1の実施の形態の上部電極2の図示を省略して示す外観斜視図であって、(a)および(b)はそれぞれ図1の(a)および(b)に対応して帯電除去機構の非動作状態および動作状態を表している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1A and 1B are longitudinal sectional views of an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A shows a non-operating state of a charge removal mechanism, and FIG. 1B shows an operating state thereof. 2 is an external perspective view showing the upper electrode 2 of the embodiment of FIG. 1 with the illustration omitted, and (a) and (b) correspond to (a) and (b) of FIG. 1, respectively. Thus, the non-operating state and the operating state of the charge removing mechanism are shown.

下部電極1の上に上部電極2が円柱状の絶縁体スペーサ3を介して支持されており、これらの全体が真空雰囲気中に配置されている。絶縁体スペーサ3は、電極1,2あるいは近隣の電極(図示せず)が作る電場によりその表面が帯電する虞がある。   An upper electrode 2 is supported on the lower electrode 1 via a cylindrical insulator spacer 3, and these are all disposed in a vacuum atmosphere. The surface of the insulator spacer 3 may be charged by an electric field generated by the electrodes 1 and 2 or neighboring electrodes (not shown).

下部電極1には、絶縁体スペーサ3の配設位置に、当該絶縁体スペーサ3の直径よりも所定寸法だけ大きい直径の凹所1aが形成されており、その凹所1a内に、コイル状に形成された形状記憶合金製のアクチュエータ4と、引張コイルバネからなる復帰バネ5の下端部が収容され、この凹所1aがこれらのバネ座を形成している。そして、これらの形状記憶合金製アクチュエータ4および復帰バネ5は、絶縁体スペーサ3の外周に沿って同軸の螺旋状に巻回されている。   In the lower electrode 1, a recess 1a having a diameter larger than the diameter of the insulator spacer 3 by a predetermined dimension is formed at the position where the insulator spacer 3 is disposed, and in the recess 1a, a coil shape is formed. The formed shape memory alloy actuator 4 and the lower end of a return spring 5 made of a tension coil spring are accommodated, and this recess 1a forms these spring seats. The shape memory alloy actuator 4 and the return spring 5 are wound in a coaxial spiral along the outer periphery of the insulator spacer 3.

形状記憶合金製アクチュエータ4の上端部には、金属等の導電体リング6が固定されている。この導電体リング6は、その内周面が絶縁体スペーサ3の外周面に接触した状態で摺動自在に嵌合されている。また、この導電体リング6には復帰バネ5の上端部も固定されている。復帰バネ5は金属製であり、その下端は下部電極1に、上端は導電体リング6にそれぞれ機械的並びに電気的に接続されている。   A conductor ring 6 made of metal or the like is fixed to the upper end of the shape memory alloy actuator 4. The conductor ring 6 is slidably fitted with its inner peripheral surface in contact with the outer peripheral surface of the insulator spacer 3. Further, the upper end portion of the return spring 5 is also fixed to the conductor ring 6. The return spring 5 is made of metal, and the lower end thereof is mechanically and electrically connected to the lower electrode 1 and the upper end thereof is connected to the conductor ring 6.

形状記憶合金製アクチュエータ4には、電源7から配線7aを通じて給電することができる。電源7は制御部8の制御下に置かれており、例えばオペレータによる操作があったとき、それ以外の幾つかの条件、例えば電極1,2が共に接地電位とされていることなどを満たした場合に、形状記憶合金製アクチュエータ4に給電する。この給電により、形状記憶合金製アクチュエータ4は自らの電気抵抗によって加熱され、その温度が変態点に到達することによって、記憶している形状に復帰する。本実施形態では、変態点に到達したときの形状、つまり記憶している形状は、図1,2の(b)に示す形状である。   The shape memory alloy actuator 4 can be supplied with power from the power source 7 through the wiring 7a. The power source 7 is placed under the control of the control unit 8 and satisfies several other conditions, for example, that the electrodes 1 and 2 are both at the ground potential when operated by an operator, for example. In this case, the shape memory alloy actuator 4 is supplied with power. By this power supply, the shape memory alloy actuator 4 is heated by its own electrical resistance, and when the temperature reaches the transformation point, the shape memory alloy actuator 4 returns to the memorized shape. In the present embodiment, the shape when the transformation point is reached, that is, the memorized shape is the shape shown in FIGS.

すなわち、形状記憶合金製アクチュエータ4は、電極1,2を含む装置の通常使用時、つまり形状記憶合金製アクチュエータ4に給電しない状態では自由に変形し、また、この状態では、引張コイルバネからなる復帰バネ5の弾性力によって図1,2の(a)のように凹所1a内に収容された状態となる。したがってこの状態では、導電体リング6は下部電極1の上面に当接した状態に位置決めされている。   That is, the shape memory alloy actuator 4 is freely deformed during normal use of the apparatus including the electrodes 1 and 2, that is, in a state where no power is supplied to the shape memory alloy actuator 4. In this state, the shape memory alloy actuator 4 is restored by a tension coil spring. Due to the elastic force of the spring 5, the spring 5 is housed in the recess 1 a as shown in FIGS. Therefore, in this state, the conductor ring 6 is positioned in contact with the upper surface of the lower electrode 1.

形状記憶合金製アクチュエータ4に給電してその温度が変態点に到達すると、復帰バネ5の弾性力に抗して図1,2の(b)に示す形状に復帰する。この復帰時において、先端に固定されている導電体リング6は、絶縁体スペーサ3の外周面に沿って下端部から上端部へと摺動接触する。導電体リング6は復帰バネ5を介して接地電位の下部電極1に接続されているため、絶縁体スペーサ3の真空雰囲気中に露呈しているほぼ全域が接地電位の導電体リング6に接触することになり、その表面の帯電が確実に除去される。   When power is supplied to the shape memory alloy actuator 4 and the temperature reaches the transformation point, the shape memory alloy actuator 4 returns to the shape shown in FIGS. At the time of return, the conductor ring 6 fixed to the tip is in sliding contact from the lower end portion to the upper end portion along the outer peripheral surface of the insulator spacer 3. Since the conductor ring 6 is connected to the lower electrode 1 having the ground potential via the return spring 5, almost the entire area exposed in the vacuum atmosphere of the insulator spacer 3 contacts the conductor ring 6 having the ground potential. As a result, the charge on the surface is reliably removed.

ここで、以上の実施の形態においては、絶縁体スペーサ3は円柱状としたが、その断面形状は特に限定されず、断面形状が軸方向に一様であれば、多角形など任意の形状とすることができる。勿論、導電体リング6はその絶縁体スペーサ3の断面形状と同じ形状の内周面を備えたものとする必要がある。   Here, in the above embodiment, the insulator spacer 3 has a cylindrical shape, but its cross-sectional shape is not particularly limited. If the cross-sectional shape is uniform in the axial direction, any shape such as a polygon can be used. can do. Of course, the conductor ring 6 needs to have an inner peripheral surface having the same shape as the cross-sectional shape of the insulator spacer 3.

また、絶縁体スペーサ3の外周面に対して導電体リング6の内周面を確実に当接させるために、導電体からなるガスケット状の部材を導電体リング6の内周側に取り付けてもよく、例えば多数のU字バネ状の突片が内周面に設けられたブラシ様の部材なども採用することができる。   Further, in order to ensure that the inner peripheral surface of the conductor ring 6 comes into contact with the outer peripheral surface of the insulator spacer 3, a gasket-like member made of a conductor may be attached to the inner peripheral side of the conductor ring 6. For example, a brush-like member in which a number of U-shaped spring-like protrusions are provided on the inner peripheral surface can also be employed.

以上の本発明における実施の形態の具体的な適用例として、TOFMSが挙げられる。すなわち、TOFMSは真空チャンバ内に設けた電極に高圧電流を印加することによって作られる電場によりイオンを引き出したり収束させたりするため、電極の絶縁支持のために絶縁体部材が用いられている。上記した実施の形態は、この絶縁体部材の帯電を除去する機構として極めて有用である。   A specific application example of the above-described embodiment of the present invention is TOFMS. That is, since TOFMS extracts and converges ions by an electric field generated by applying a high-voltage current to an electrode provided in a vacuum chamber, an insulator member is used for insulating support of the electrode. The above-described embodiment is extremely useful as a mechanism for removing the charge of the insulator member.

その一例として、図3に示すMALDI−TOFMSに本発明を適用した例を以下に示す。図3はイオントラップを備えたMALDI−TOFMSの概略構成を示す断面図である。   As an example, an example in which the present invention is applied to the MALDI-TOFMS shown in FIG. 3 is shown below. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a MALDI-TOFMS provided with an ion trap.

このイオントラップを備えたMALDI−TOFMSの基本的な構成は公知であるため詳細な説明は省略するが、全体構成を簡単に説明すると、サンプルステージ11上のサンプルSに対しレーザ光Lを照射することによって生成されたイオンは、引出電極12によって引き出され、アインツェルレンズ13により収束された上で、四重極型イオントラップ14内に導かれる。四重極型イオントラップ14内に導かれたイオンはそこで一旦捕捉され、特定の質量電荷比を有するイオンをプリカーサイオンとして選択的に四重極型イオントラップ14内に残して他を外部に排出した後、四重極型イオントラップ14内にCIDガスを導入してプリカーサイオンを励振し、CIDガスと衝突させることにより解離させて飛行領域15へと放出する。飛行領域15を飛行したイオンは検出器16により検出され、その到達に要した時間からイオンの質量電荷比が求められる。以上の各構成要素はいずれも真空チャンバ17内に収容されている。   Since the basic configuration of the MALDI-TOFMS provided with this ion trap is well known, a detailed description thereof will be omitted, but the overall configuration will be briefly described. The sample S on the sample stage 11 is irradiated with the laser light L. The ions generated thereby are extracted by the extraction electrode 12, converged by the Einzel lens 13, and then guided into the quadrupole ion trap 14. The ions introduced into the quadrupole ion trap 14 are once trapped there, and ions having a specific mass-to-charge ratio are selectively discharged as precursor ions in the quadrupole ion trap 14 and others are discharged to the outside. After that, the CID gas is introduced into the quadrupole ion trap 14 to excite the precursor ions, dissociate by colliding with the CID gas, and discharged to the flight region 15. Ions flying in the flight region 15 are detected by the detector 16, and the mass-to-charge ratio of the ions is obtained from the time required for arrival. All the above components are accommodated in the vacuum chamber 17.

アインツェルレンズ13は、図4(a)に平面図、同図(b)にそのB−B断面図を示すように、3つのリング状電極13a,13b,13cを同軸上に配置した構造を有し、各リング状電極13aと13b、13bと13cの間には、それぞれ3個の絶縁体スペーサ20が介在している。また、最下層のリング状電極13aは、同様に3個の絶縁体スペーサ20を介して引出電極12上に支持されている。そして、これらの各絶縁スペーサ20には、図1,2に示した帯電除去機構が設けられている。   The Einzel lens 13 has a structure in which three ring-shaped electrodes 13a, 13b, and 13c are arranged coaxially as shown in a plan view in FIG. 4A and a cross-sectional view along BB in FIG. And three insulator spacers 20 are interposed between the ring-shaped electrodes 13a and 13b and 13b and 13c, respectively. Similarly, the lowermost ring electrode 13a is supported on the extraction electrode 12 via three insulator spacers 20 in the same manner. Each of these insulating spacers 20 is provided with the charge removing mechanism shown in FIGS.

すなわち、各絶縁体スペーサ20には導電体リング21がそれぞれ嵌め込まれており、その導電体リング21はそれぞれの絶縁体スペーサ20に対して接触摺動自在となっている。また、図4では図示を省略したが、各絶縁体スペーサ20の配設位置の下側の各電極には図1,2に示した凹所1aが形成され、そこに同じく図1,2に示した形状記憶合金製アクチュエータ4と復帰バネ5が収容され、各形状記憶金属製アクチュエータ4には電源7とその制御部8が接続されており、図1,2に示した実施の形態と同様に、オペレータからの指令により各形状記憶合金製アクチュエータ4に給電されることで、各導電体リング21が各絶縁体スペーサ20の外周面に沿って上方に摺動し、その外周面の帯電を除去する。   That is, a conductor ring 21 is fitted in each insulator spacer 20, and the conductor ring 21 is slidable in contact with each insulator spacer 20. Although not shown in FIG. 4, the recesses 1a shown in FIGS. 1 and 2 are formed in the respective electrodes below the positions where the insulator spacers 20 are disposed. The illustrated shape memory alloy actuator 4 and the return spring 5 are accommodated, and each shape memory metal actuator 4 is connected to a power source 7 and its control unit 8, which is the same as the embodiment shown in FIGS. In addition, by supplying power to each shape memory alloy actuator 4 according to a command from the operator, each conductor ring 21 slides upward along the outer peripheral surface of each insulator spacer 20, and the outer peripheral surface is charged. Remove.

このような帯電除去機構を設けることにより、MALDI−TOFMSをある一定時間以上に渡って使用した後に静電除去の指令を与えることで、各絶縁体スペーサ20の表面の帯電を確実に除去することができる。その結果、電流リークの虞がなくなるとともに、質量分析測定も安定したものとなる。   By providing such a charge removal mechanism, it is possible to reliably remove the charge on the surface of each insulator spacer 20 by giving an electrostatic removal command after using MALDI-TOFMS for a certain period of time or longer. Can do. As a result, there is no risk of current leakage, and mass spectrometry measurement is stable.

1,2 電極
3 絶縁体スペーサ(絶縁体部材)
4 形状記憶金属製アクチュエータ
5 復帰バネ
6 導電体リング(導電体部材)
7 電源
8 制御部
11 サンプルステージ
12 引出電極
13 アインツェルレンズ
14 四重極型イオントラップ
16 検出器
17 真空チャンバ
L レーザ光
1, 2 Electrodes 3 Insulator spacer (insulator member)
4 Shape memory metal actuator 5 Return spring 6 Conductor ring (conductor member)
7 Power supply 8 Control unit 11 Sample stage 12 Extraction electrode 13 Einzel lens 14 Quadrupole ion trap 16 Detector 17 Vacuum chamber L Laser light

Claims (4)

真空雰囲気中に配置された絶縁体部材の帯電を除去する機構であって、
上記絶縁体部材の表面に接触して摺動自在に接地された導電体部材と、その導電体部材を上記絶縁体部材の真空雰囲気中への露呈表面全域に渡って摺動させる移動機構とその制御手段を備えてなる帯電除去機構。
A mechanism for removing the charge of an insulator member arranged in a vacuum atmosphere,
A conductor member that is slidably grounded in contact with the surface of the insulator member, a moving mechanism for sliding the conductor member over the entire exposed surface of the insulator member in a vacuum atmosphere, and A charge removal mechanism comprising a control means.
上記移動機構のアクチュエータが形状記憶合金からなり、上記制御手段は、その形状記憶合金に通電加熱する電源とその制御手段であることを特徴とする請求項1に記載の帯電除去機構。 2. The charge removing mechanism according to claim 1, wherein the actuator of the moving mechanism is made of a shape memory alloy, and the control means is a power source for energizing and heating the shape memory alloy and the control means. 上記絶縁体部材が柱状部材で、その周面が真空雰囲気中に露呈しており、上記導電体部材はその柱状部材に接触嵌合するリング状部材であって、上記アクチュエータは、上記絶縁体部材の外周に沿って巻回された形状記憶合金からなり、その一端側に上記導電体部材が固着されていることを特徴とする請求項2に記載の帯電除去機構。 The insulator member is a columnar member, and its peripheral surface is exposed in a vacuum atmosphere, and the conductor member is a ring-shaped member that contacts and fits to the columnar member, and the actuator includes the insulator member The charge removing mechanism according to claim 2, wherein the conductive member is fixed to one end of the shape memory alloy wound around the outer periphery of the shape memory alloy. 真空チャンバ内に、イオン源からのイオンを電場により引き出して所定方向に案内する電極が設けられているとともに、上記真空チャンバ内に設けられ、既知の電界強度の電場により加速されたイオンを規定の飛行領域を経た後に検出するイオン検出器を備え、その検出器に到達する時間からイオンの質量電荷比を求める飛行時間型質量分析装置において、
上記電極を支持する絶縁体からなる支持部材に、請求項1、2または3のいずれか1項に記載の帯電除去機構が設けられていることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。
In the vacuum chamber, an electrode for extracting ions from the ion source by an electric field and guiding them in a predetermined direction is provided, and ions provided in the vacuum chamber are accelerated by an electric field having a known electric field strength. In a time-of-flight mass spectrometer that includes an ion detector that detects after passing through the flight region and calculates the mass-to-charge ratio of ions from the time to reach the detector,
A time-of-flight mass spectrometer, wherein the support member made of an insulator that supports the electrode is provided with the charge removal mechanism according to any one of claims 1, 2, and 3.
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